Алгоритмизация выбора инструментальных материалов (блок 3)

Инструментальный Материал (ИМ) оказывает большое влияние на производительность и качество обработки, а также на период стойкости и конструкцию самого РИ. Трудность выбора ИМ, и не однозначность этого выбора объясняется следующими причинами.

1. Сложность процесса резания.

2. Большее количество возможных сочетаний различных факторов и условий работы РИ, существенно влияющих на выбор ИМ.

3. В настоящее время нет одного какого-либо надежного и общего комплексного численного критерия, по которому можно было бы осуществить выбор ИМ. При ручном проектировании применяют следующие методы выбора марки материала режущей части инструмента: рекомендации описательного характера; таблицы в справочниках; диаграммы и графики; комплексные критерии по аналитическим зависимостям.

Из четырех названных выше методов выбора ИМ в условиях автоматизированного проектирования лучше всего подходит комплексный метод. Комплексный метод выбора ИМ учитывает ряд важных факторов, но требует использования специальных номограмм и дальнейших исследований, применительно к различным маркам обрабатываемых материалов и условиям работы. Поэтому из четырех названных выше методов выбора ИМ лучше всего для САПР РИ подходит табличный метод. При табличном методе можно учитывать больше число факторов, влияющих на выбор ИМ (до 30 факторов). Но учитывать все факторы нецелесообразно, так как усложняется практическое использование САПР РИ из-за увеличения количества исходных данных. Кроме того, ряд факторов трудно учесть (например, применяемые СОЖ и/или марка износостойкого покрытия инструмента и др.) из-за отсутствия экспериментальных данных. Поэтому при выборе ИМ рационально выделить только определяющие факторы:

1) материал обрабатываемой детали; 2) характер предварительной подготовки заготовки детали с указанием состояния поверхностного слоя обрабатываемой детали; 3) размеры обрабатываемой поверхности детали, влияющие на размер инструмента; 4) режим резания; 5) тип производства детали (единичное, серийное, массовое); 6) вид и степень автоматизации оборудования; 7) жесткость технологической системы; 8) особенности технологического процесса получения заготовки РИ; 9) наличие данного ИМ.

Указанные девять факторов являются необходимыми для достаточно обоснованного выбора ИМ. Каждый из указанных факторов инвариантен (не зависим от других факторов). Количество вариантов по каждому фактору и возможное число баллов за каждый фактор по системе экспертных бальных оценок приведены в карте экспертных бальных оценок определяющих факторов (табл. 1). Обычно при выборе ИМ предлагается от 10 до 200 марок обрабатываемых материалов (в зависимости от потребности предприятия в этих материалах). Если карта составляется для конкретного предприятия (отрасли ), то количество марок ИМ ограничивается с учетом потребности данного предприятия.

Таблица 1.

Карта экспертных бальных оценок определяющих факторов (применительно к спиральному сверлу)

№	Наименование определяющих факторов	Условное обозначение факторов	Количество вариантов	Баллы
	Обрабатываемый материал	КОМ	20 – 200	1 – 5, А
	Скорость резания	V		1 – 5, А
	Серийность производства	СП		1 – 4, А
	Способ изготовления РИ	СИЗГ		1 – 3
	Диаметр РИ	Д		1 – 3
	Наличие корки на обрабатываемом материале	НК		1 – 3
	Жесткость технологической системы	ТС		1 – 3
	Автоматизация оборудования	АО		1 – 3
	Наличие инструментального материала	Кв		0, 1
Примечания: 1) оценка (баллы) в виде буквы «А» указывает на неприменяемость указанного материала в данных условиях; 2) наименование вариантов для каждого фактора: скорость резания – нормальная или повышенная; серийность производства – единичное, серийное, массовое; способ изготовления РИ (канавок спирального сверла) – фрезерованием, прокатыванием, штамповкой, литьем; диаметр РИ – малый, средний, большой; наличие корки на обрабатываемом материале – есть или нет; жесткость технологической системы – нормальная, повышенная, высокая; автоматизация оборудования – автоматизированное или неавтоматизированное; наличие инструментального материала – есть (1) или нет (0)

На основе карты экспертных бальных оценок (см. табл. 1) специалистом (технологом инструментального цеха, специалистом в области обработки металлов резанием) составляется карта выбора инструментального материала с учетом всех определяющих факторов. Для примера составим карту выбора инструментального материала с учетом только трех факторов из девяти определяющих: КОМ, V, CП (табл. 2). Заполним (за экспертов) табл. 2 для этих трех факторов и для восьми марок ИМ.

Таблица 2

Карта выбора инструментального материала для спирального сверла

Марка ИМ	КОМ	V	CП
			…		Норм.	Повыш.	Единич.	Серийное	Мас.
У12А			А	…	…		А			А
9ХС				…	…		А
Р6М5				…	…		А
Р12				…	…		А
Р9				…	…		А
Р18				…	…
Р9К5				…	…
Р9К10				…	…

Затем построчно подсчитаем количество баллов для каждой марки ИМ при следующих исходных данных:

КОМ – 1, 2, 3; V – нормальная; СП – серийное; СИЗГ – фрезерованием; Д – средний; НК – нет; ТС – повышенная; АО – неавтоматизированное; Кв – есть (1).

Для У12А = 1+1+1+…=10 баллов.

Для 9ХС = 2+2+1+…=13 баллов.

Для Р12 = …=12 баллов.

Для Р6М5=…=25 баллов.

Для Р9=…=19 баллов.

Для Р18=…=16 баллов.

Для Р9К5=…=17 баллов.

Для Р9К10=…=15 баллов.

Для использования в производстве желательно использовать тот инструментальный материал, который набрал наибольшее число баллов. Для приведенного примера наибольшее число баллов имеет ИМ Р6М5 (25 баллов). Для возможности замены данного инструментального материала Р6М5 другим на печать выводят еще пять предшествующих по количеству баллов ИМ.